Запорный клапан (TL)

Клапан для предотвращения потока, нацеленного в противоречии с его намеченным направлением

  • Библиотека:
  • Simscape / Жидкости / Тепловая Жидкость / Valves & Orifices / Направленные Распределительные клапаны

Описание

Блок Check Valve (TL) моделирует вводные характеристики пропорционального клапана, который обеспечен закрытый, когда перепад давлений между его портами инвертирован (или, более точно, опущен ниже порога, известного как раскалывающееся давление). Запорные клапаны распространены в устройствах предотвращения противотока, таковы как используемые в общедоступных сетях водоснабжения, где загрязненной воде в нисходящем направлении водопроводной магистрали нельзя позволить возвратиться в восходящем направлении. Никакой определенный клапан не отключает механизм — приняты ли шар, диск, диафрагма или другой — в блоке. Позволенное направление потока всегда от порта A до порта B.

Y-образный запорный клапан с участником управления поршневого типа, от которого частично отрекаются

Клапан взламывает, когда перепад давления через него повышается выше раскалывающегося давления, заданного в блоке. Вводная область увеличивается линейно с давлением, сохраните для двух маленьких интервалов давления около полностью открытых и полностью закрытых позиций (по которому нелинейное сглаживание применяется в порядке удалить числовые разрывы). Когда перепад давления достигает максимального значения, заданного в блоке, клапан полностью открыт, и его вводная область больше не увеличивается с давлением. Скорость потока жидкости через клапан никогда не является действительно нулевой, когда маленькая область утечки остается, когда давление падает ниже раскалывающегося давления.

Клапан вводная область

(Сглаживавший) клапан вводная область сначала вычисляется как линейная функция давления, или это во входе клапана (порт A) или отбрасывание между теми во входе и при выходе (порт B). То, какое из этих давлений — названный контролирует давления — показывает в вычислениях области, зависит от установки параметров блоков Pressure specification method:

pУправление={pA,Давление в порте  методpApB,  Метод перепада давления,

где p является давлением; нижний Control указывает на значение, которое будет использоваться в определении вводной области клапана. A индексов и B обозначают тепловые жидкие порты, в которых получены давления. Давления в портах всегда задаются как абсолютные давления. Раскалывающееся давление, при котором вводная область как минимум, так же задано:

pТрещина={pТрещина, G+pБанкомат,Давление в порте  методΔpТрещина,  Метод перепада давления,

где нижний Crack указывает на клапан, только взламывающий, нижний G значение прибора и нижний Atm стандартное атмосферное значение. Значение Трещины p, G получено из параметров блоков Cracking pressure (gauge); это Трещины Δp получено из параметров блоков Cracking pressure differential. Максимальное давление, при котором вводная область в его самом большом:

pMax ={pMax, G+pБанкомат,Давление в порте  методΔpMax ,  Метод перепада давления,

где нижний Max обозначает максимальное давление (полученный как прибор). Значение p Max, G получен из параметров блоков Maximum opening pressure (gauge); это Δp Max получено из параметров блоков Maximum opening pressure differential. Управление, взламывание и максимальные давления дают для линейной формы клапана вводную область:

SЛин=SMax SТрещинаpMax pТрещина(pCtlpТрещина)+SТрещина,

где S обозначает (линейную) вводную область. Вводная область при взламывании равна маленькому значению, заданному в параметрах блоков Leakage area. Основная цель этого параметра должна гарантировать числовую робастность модели путем гарантирования, что никакой фрагмент тепловой жидкой сети не становится абсолютно изолированным во время симуляции.

Клапан вводная область как линейная функция давления

Область утечки

Основная цель области утечки закрытого клапана должна гарантировать, что никогда не делает фрагмент гидравлической сети, становятся изолированными от остатка от модели. Такие изолированные фрагменты уменьшают числовую робастность модели и могут замедлить симуляцию или заставить его перестать работать. Утечка обычно присутствует в крохотных суммах в действительных клапанах, но в модели ее точное значение менее важно, чем она являющийся небольшим числом, больше, чем нуль. Область утечки получена из параметров блоков того же имени.

Вводное сглаживание области

Чтобы гарантировать соответствующую производительность симуляции, клапан, вводная область сглаживается более чем два маленьких интервала давления около заданного взламывания и максимальных давлений. Сглаживание выполняется посредством многочленных выражений (чтобы быть включенным в конечную форму вводного выражения области):

λТрещина=3γТрещина22γТрещина3      и     λMax =3γMax 22γMax 3,

где ƛ является фактором сглаживания, примененным при взламывании (преобразуйте в нижний индекс Crack), и максимум (преобразовывают в нижний индекс Max), фрагменты выражения площади поверхности. Фактор сглаживания вычисляется от нормированного перепада давлений γ:

γТрещина=pУправлениеpТрещинаΔpСглаженный     и     pMax =pТрещина(pMax ΔpСглаженный)ΔpСглаженный,

где Сглаженный Δp является областью сглаживания давления:

ΔpСглаженный=fСглаженныйpMax pТрещина2.

Параметр Сглаженный f является значением между 0 и 1, полученным из параметров блоков Smoothing factor. Финал, сглаживавший, клапан вводная область, дан условным выражением:

SСглаженный={SТрещина,если pУправлениеpТрещинаSТрещина(1λТрещина)+SλТрещина,если pУправлениеpТрещина+ΔpСглаженныйSЛин,если pУправлениеpMax ΔpСглаженныйSЛин(1λMax )+SMax λMax ,если pУправлениеpMax SMax ,если pУправлениеpMax .

Массовый баланс

Объем жидкости в клапане, и поэтому масса того же самого, приняты, чтобы быть очень маленькими, и это, для моделирования целей, проигнорированных. В результате никакое количество жидкости не может накопиться там. Принципом сохранения массы массовая скорость потока жидкости в клапан через один порт должна поэтому равняться этому из клапана через другой порт:

m˙A+m˙B=0,

где m˙ задан как массовая скорость потока жидкости в клапан через один из портов (A или B).

Баланс импульса

Причины того падения давления, понесенного в проходах клапана, проигнорированы в блоке. Безотносительно их характеров — внезапных изменений области, искривлений прохода потока — только их совокупный эффект рассматривается во время симуляции. Этот эффект получен в блоке коэффициентом выброса, мерой массовой скорости потока жидкости через клапан относительно теоретического значения, которое это имело бы в идеальном клапане. Выражение баланса импульса в клапане с точки зрения перепада давления вызвало в потоке:

pApB=m˙В среднемm˙В среднем2+m˙Критика22ρВ среднемCDSСглаженный2[1(SСглаженныйSЛин)2]ξp,

где C D является коэффициентом выброса, и ξ p является отношением перепада давления — мера степени, до которой восстановление давления при выходе способствует общему перепаду давления клапана. Нижний Avg обозначает в среднем значения в тепловых жидких портах. Критическая массовая скорость потока жидкости m˙Критика вычисляется от критического числа Рейнольдса — что, в котором поток в отверстии принят к переходу от пластинчатого до бурного:

m˙Критика=РеКритикаμВ среднемπ4SЛин,

где μ обозначает динамическую вязкость. Отношение перепада давления вычисляется как:

ξp=1(SСглаженныйSЛин)2(1CD2)CDSСглаженныйSЛин1(SСглаженныйSЛин)2(1CD2)+CDSСглаженныйSЛин.

Энергетический баланс

Клапан моделируется как адиабатический компонент. Никакой теплообмен не может произойти между жидкостью и стеной клапана. Никакие работа сделана на или жидкостью, когда это пересекает клапан. С этими предположениями энергия может ввести и выйти из клапана адвекцией только через порты A и B. Принципом сохранения энергии затем, сумма энергетических потоков через порты должна всегда равняться нулю:

ϕA+ϕB=0,

где ϕ задан как энергетическая скорость потока жидкости в клапан через один из портов (A или B).

Порты

Сохранение

развернуть все

Открытие, посредством которого поток может ввести клапан.

Открытие, посредством которого поток может выйти из клапана.

Параметры

развернуть все

Выбор давления использовать в вычислениях блока. Настройка по умолчанию соответствует манометрическому давлению во входном отверстии клапана (порт A). Альтернативная установка соответствует перепаду давления от входного отверстия (A) к выходу (B).

Манометрическое давление в порте A, в котором клапан начинает открываться. Вводная область клапана насыщается в значении параметров блоков Leakage area, когда давление в порте A в или ниже значения, заданного здесь.

Зависимости

Этот параметр активен, когда параметры блоков Pressure control specification установлены в Pressure at port A.

Манометрическое давление в порте A, в котором клапан полностью открыт. Вводная область клапана насыщается в значении, заданном в параметрах блоков Maximum opening area, когда давление в порте A в или выше значения, заданного здесь.

Зависимости

Этот параметр активен, когда параметры блоков Pressure control specification установлены в Pressure at port A.

Перепад давления от порта к порту B, в котором клапан начинает открываться. Вводная область клапана насыщается в значении параметров блоков Leakage area, когда перепад давления в или ниже значения, заданного здесь.

Зависимости

Этот параметр активен, когда параметры блоков Pressure control specification установлены в Pressure differential.

Перепад давления от порта к порту B, в котором клапан полностью открыт. Вводная область клапана насыщается в значении, заданном в параметрах блоков Maximum opening area, когда перепад давления в или выше значения, заданного здесь.

Зависимости

Этот параметр активен, когда параметры блоков Pressure control specification установлены в Pressure differential.

Вводная область клапана в полностью открытой позиции. Клапан полностью открыт, если перепад давления от порта A до порта B равен или больше, чем данный параметрами блоков Maximum opening pressure.

Вводная область клапана в полностью закрытой позиции, когда только внутренняя утечка между ее портами остается. Этот параметр служит, в основном, чтобы гарантировать, что закрытие клапана не заставляет фрагменты тепловой жидкой сети становиться изолированными. Точное значение, заданное здесь, менее важно, чем то, что это было небольшим числом, больше, чем нуль.

Мера объема сглаживания, чтобы примениться к вводной функции области. Этот параметр определяет ширины областей, которые будут сглаживаться, один являющийся в полностью открытой позиции, другой в полностью закрытой позиции. Сглаживание накладывает на линейной вводной функции области два нелинейных сегмента, один для каждой области сглаживания. Чем больше заданное значение, тем больше сглаживание и более широкое нелинейные сегменты.

Область, нормальная к пути к потоку в каждом порте. Порты приняты, чтобы быть равными в размере. Область потока, заданная здесь, должна совпадать с теми из входных отверстий тех компонентов, с которыми соединяется отверстие.

Среднее расстояние, пересеченное жидкостью, когда, это перемещается от входного отверстия до выхода. Это расстояние используется в вычислении внутренней тепловой проводимости, которая происходит между этими двумя портами (как часть сглаживавшего против ветра энергетическая схема, используемая в тепловой жидкой области).

Отношение фактической скорости потока жидкости через клапан к теоретическому значению, которое это имело бы в идеальном клапане. Этот полуэмпирический параметр измеряет поток, позволенный через клапан: чем больше его значение, тем больше скорость потока жидкости. Обратитесь к таблице данных клапана, при наличии, для этого параметра.

Число Рейнольдса, в котором поток принят к переходу между пластинчатыми и бурными режимами.

Переменные

Желаемая массовая скорость потока жидкости в клапан через порт в начале симуляции. Этот параметр служит целью начального состояния, руководство, используемое Simscape в сборке начальной настройки модели. То, как тесно цель достигнута, зависит от ограничений, наложенных остатком от модели и на приоритетном заданном уровне.

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью MATLAB® Coder™.

Введенный в R2016a

Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте